OL | Scripps研究所余金权课题组报道Cu催化的苯甲酸和丙烯酸酸衍生物与乙烯基硼酸酯的C-H烯基化

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由于金属Cu大量,廉价,低毒,因此Cu催化或导向的C-H官能化得到了广泛的关注。自从发现金属Cu具有官能化芳烃C-H键的能力后,开发了各种C-H活化反应。值得注意的是,Cu)能够催化Pd催化剂不能实现的反应,并且Cu催化剂也对杂环具有出色的容忍性。但是,与Pd催化的C-H官能化相比,Cu催化的C-H官能化仍处于早期阶段。



多取代烯烃和二烯骨架在天然产物和有机材料中广泛存在,是许多氧化和还原反应中常用的合成子。C-H与乙烯基硼的偶联是合成此类化合物具有吸引力的途径。最近,DaugulisPiguelCharette等人报道了了在强碱条件下,酸性C-H和乙烯基卤化物的直接烯基化反应,Li,ChenChang等使用烯丙基卤化物实现了酸性更强的芳基C-H键的烯基化(Scheme 1a)。近日,美国Scripps研究所余金权课题组在 Organic letters 报道了在噁唑啉-苯胺导向基团的协助下,Cu(Ⅱ)催化的苯甲酸和烯丙酸衍生物与乙烯基硼酸酯的烯基化反应构建各种多取代烯烃和二烯化合物。(DOI:10.1021/acs.orglett.0c01469
 


首先,作者使用易于脱去的噁唑啉-苯胺为导向基团进行条件筛选,发现底物1a(E)-1-戊烯基硼酸频哪醇酯(2)在此前芳基化的条件下交叉偶联得到单烯基化产物(产率:7%)和羟基化副产物(产率:11%)。作者进一步系统的筛选了Cu催化剂,溶剂,温度(Scheme 2),发现在N2保护下,温度45℃,苯甲酸铜(II)(30 mol%)Ag2O(2.0 equiv)KOPiv2.0 equiv)KHCO32.0 equiv),DMSO2.0 mL)为最优反应条件。对照实验表明:若缺少苯甲酸铜(II)和碱,反应不能发生;若缺少Ag2O,则仅得到痕量的产物;KOPivKHCO3对反应的产率至关重要。
 


在最优的反应条件下,作者以(E)-1-戊烯基硼酸频哪醇酯(2)为烯基化试剂评价了苯甲酸的底物范围(Scheme 3)。相对于间位和邻位取代的苯甲酸,邻位取代的苯甲酸产率较低(3k,3l)。对位取代的底物以较高的产率得到单,双产物混合物(3b-3j,3w),由于空间位阻,间位取代的底物仅发生单烯基化(3m-3r)。杂环底物也能参与该烯基化反应,但是收率较低(3u-3w)。
 


接着,作者以1o为模型底物评价了烯基硼酸酯的适用性(Scheme 4)。顺,反乙烯基硼酸酯均能以较高的产率得到顺式或反式的烯烃(5a,5b),各种烷基乙烯基硼酸以51-82%的收率得到相应的产物(5a-5f),苯乙烯和杂环苯乙烯衍生的偶联剂也对该反应具有容忍性(5g,5h),对碱或酸敏感的烯基化试剂,四甲基硅烷(TMS)-乙烯基,乙烯基醚和二烯等对酸或碱敏感的烯基化试剂均能交叉偶联得到所需产物(5i-5k)。此外,二取代(4m-4o),三取代(4p)和环状乙烯基硼酸酯(4q-4t)都是合适的偶联剂,各种杂环烯基硼酸酯对该反应具有兼容性,得到各种新颖的杂烯基化的芳烃化合物(5u−5z)。
 


考虑到二烯烃在合成中的重要性,并且在活性分子中广泛存在,作者探究了乙烯基C-H键与乙烯基硼酸酯的直接偶联(Scheme 5)。各种烯烃在该温和的反应条件下以30%-78%的产率得到相应的二烯化合物(7a−7k)。杂环底物对该反应也具有兼容性,能够以较高产率得到烯基化的杂环(7e−7i),也可以直接与杂环烯基硼酸酯高效的偶联(7l7t)。6i与雌激素衍生的乙烯基硼酸酯的直接偶联证明了在复杂生物活性分子后期官能化中的通用性。  
 


作者通过1o(1g)(E)-1-戊烯基硼酸频哪醇酯(2)的反应证明了该反应的可扩展性(Scheme 6a),且导向基团在碱性的条件下能够轻易的脱去。反应生成的烯基苯甲酸是重要的有机合成中间体,能够转化为烷基苯甲酸(10),内酯(11),和醛(12)(Scheme 6b)。杂环烯烃衍生物的氢化反应分别以81%95%的收率得到烷基化四氢吡喃(13)和哌啶(14)(Scheme 6c)。


总结:金权课题组报道了在噁唑啉-苯胺导向基团的协助下,Cu()催化的苯甲酸和烯丙酸衍生物与乙烯基硼酸酯的烯基化反应构建各种多取代烯烃和二烯化合物,该反应具有条件温和,官能团范围广,杂环对该反应也具有容忍性等特点。


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